Desarrollo de un polietileno reforzado con grafeno oxidado para envasado activo de alimentos

Abstract

La cantidad de alimentos que se pierden por factores asociados al envasado y la creciente industria frutícola en Chile, han motivado una creciente investigación en el área de envasado activo. Es por ello que, en la presente memoria, se prepararon nanopartículas de grafeno oxidado (GO) con diferente exfoliación, GO sin sonicar, GO sonicado y GO sonicado de alta oxidación, para ser utilizados como relleno en nanocompósitos de polietileno lineal de baja densidad, como potenciales envases activos. El objetivo fue estudiar el efecto de la incorporación de diferentes concentraciones de estas nanopartículas en las propiedades de barrera, mecánicas, térmicas, y antimicrobiales. En las propiedades de barrera al oxígeno, el GO sonicado y el GO de alta oxidación tuvieron efectos positivos en la permeabilidad, disminuyéndola hasta en un 25% para los dos tipos, y aumentándola para el GO sin sonicado. Lo primero se debió al aumento en la tortuosidad, que disminuye la difusión del gas en el del material, y lo segundo a la formación de volúmenes libres. La permeabilidad al vapor de agua de los nanocompósitos presentó mejoras, con una reducción del 28% para el GO sonicado y GO de alta oxidación. Esto fue debido a la tortuosidad generada por el GO, que en parte fue anulada por el carácter hidrofílico del GO, que aumentó la solubilidad de la matriz al agua. El ángulo de contacto de las muestras preparadas no mostró diferencias significativas respecto al blanco, debido al poco impacto superficial del GO. Las propiedades mecánicas también se vieron beneficiadas con la adición de GO, logrando un aumento de hasta un 20% en las muestras con GO sonicado y de alta oxidación con una concentración de 5%, sin disminuir la elongación a la rotura. Esto se debió al grado de dispersión de los GO con mayor exfoliación, que restringió el movimiento de las cadenas poliméricas. La resistencia térmica de los nanocompósitos tuvo leves mejorías debido a la presencia del GO. Sin embargo, estas mejoras no estuvieron relacionadas con el nivel de exfoliación del GO, ya que todas las muestras tuvieron una resistencia en promedio 10 [°C] mayor a la muestra blanca. Las muestras mostraron actividad antimicrobial debido a su capacidad de aplastar y oxidar las células, pero sin mostrar tendencia entre los GO. Como conclusión general se tuvo que el GO mejora las propiedades del polietileno de baja densidad lineal como para poder ser utilizado en envasado de alimentos, siempre y cuando se encuentre exfoliado, oxidado y bien disperso en la matriz polimérica, siendo capaz de presentar mejoras en propiedades de barrera, mecánicas, térmicas y antimicrobiales.